Java基础类库

本章思维导图

用户互动

使用Scanner获取键盘输入

• Scanner主要提供了两个方法来扫描输入
  • hasNextXxx();
    • 是否还有下一个输入项，其中Xxx可以是int、long等代表基本数据类型的字符串。
  • nextXxx();
    • 获取下一个输入项。Xxx的含义与前一个方法中的Xxx相同。

默认情况下，Scanner使用空白（空格、Tab、回车）作为多个输入项之间的分隔符。

如果希望改变Scanner的分隔符，使用方法useDelimiter(String pattern);

Scanner的读取操作可能被阻塞，Scanner的hasNext();和next();方法都有可能阻塞，hasNext();方法是否阻塞与和其相关的next();方法是否阻塞无关

为Scanenr设置分隔符使用useDelimiter(String pattern);方法即可，该方法的参数应该是一个正则表达式

• Scanner提供了两个简单的方法来逐行读取

  • boolean hasNextLine();
    • 返回输入源中是否还有下一行
  • String nextLine();
    • 返回输入源中下一行的字符串

• Scanner不仅能读取用户的键盘输入，还可以读取文件输入。

  • 只要在创建Scanner对象时传入一个File对象作为参数，就可以让Scanner读取该文件的内容。

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系统相关

System类

System类代表当前Java程序的运行平台，程序不能创建System类的对象，System类提供了一些类变量和类方法，允许直接通过System类来调用这些类变量和类方法。

• System类提供了代表标准输入、标准输出和错误输出的类变量，并提供了一些静态方法用于访问环境变量、系统属性的方法，还提供了加载文件和动态链接库的方法。
  • 加载文件和动态链接库主要对native方法有用，对于一些特殊的功能（如访问操作系统底层硬件设备等）Java程序无法实现，必须借助C语言来完成，此时需要C语言为Java方法提供实现。
    • 1. Java程序中声明native修饰的方法，类似于abstract方法，只有方法签名，没有实现。编译该Java程序，生产一个class文件。
    • 2. 用javah编译第1步生产的class文件，将生产一个.h文件。
    • 3. 写一个cpp文件实现native方法，这一步需要包含第2步产生的.h文件（这个.h文件中包含了JDK带的jni.h文件）。
    • 4. 将第3步的.cpp文件编译成动态链接库文件。
    • 5. 在Java中用System类活动loadLibrary..()方法或Runtime类的loadLibrary()方法加载第4步产生的动态链接库文件，Java程序中就可以调用这个native方法了。

调用System类的getenv()、getProperties()、getProperty()等方法来访问程序所在平台的环境变量和系统属性。

System类提供了通知系统进行垃圾回收的gc()方法，以及通知系统进行资源清理的runFinalization()方法。

• System类还有两个获取系统当前时间的方法
  • currentTimeMillis();
  • nanoTime();
  • 它们都返回一个long型整数；实际上它们都返回当前时间与UTC1970年1月1日午夜的时间差，前者以毫秒作为单位，后者以纳秒作为单位。
  • 这两个方法返回的时间粒度取决于底层的操作系统，可能所在的操作系统根本不支持以毫秒、纳秒作为计时单位。
  • 许多操作系统以几十毫秒为单位测量时间，currentTimeMillis()方法不可能返回精确的毫秒数；而nanoTime()方法很少用，因为大部分操作系统都不支持使用纳秒作为计时单位。

System类的in、out、err分别代表系统的标准输入（通常是键盘输入）、标准输出（通常是显示器）和错误输出流，并提供了setIn()、setOut()和setErr()方法来改变系统的标准输入、标准输出和标准错误输出流。

System类还提供了一个identityHashCode(Object x);方法，该方法返回指定对象的精确hashCode值，根据该对象的地址计算得到的hashCode值。

Runtime类与java9的ProcessHandle

Runtime类代表Java程序运行时的环境，每个Java程序都有一个与之对应的Runtime实例，应用程序通过该对象与其运行时环境相连。

应用程序不能创建自己的Runtime实例，但可以通过getRuntime()方法获取与之关联的Runtime对象。

Runtime类也提供了gc()方法或runFinalization()方法来通知系统进行垃圾回收、清理系统资源，并提供了load(String filename)和loadLibrary(String libname)方法来加载文件和动态链接库。

• Runtime类部分方法
  • availableProcessors();
  • freeMemory();
  • totalMemory();
  • maxMemory();
  • exec();

通过exec启动平台上的命令之后，它就变成了一个进程，Java使用Process来代表进程。

Java9新增了一个ProcessorHandle接口，通过该接口可获取进程的ID、父进程和后代进程；通过该接口的onExit()方法可在进程结束时完成某些行为。

ProcessorHandle还提供了一个ProcessorHandle.Info类，用于获取进程的命令、参数、启动时间、累计运行时间、用户等信息。

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常用类

Object类

• 常用方法
  • boolean equals(Object obj);
    • 判断指定对象与该对象是否相等。
  • protected void finalize();
    • 当系统中没有引用变量引用到该对象时，垃圾回收器调用此方法来清理该对象的资源。
  • Class<?> getClass();
    • 返回该对象的运行时类。
  • int hashCode();
    • 返回该对象的hashCode值。
  • String toString();
    • 返回该对象的字符串表示。

Java还提供了一个protected修饰的clone()方法，该方法用于帮助其他对象实现自我克隆，就是得到一个当前对象的副本，而且二者之间完全隔离。

• 自定义类实现克隆的步骤
  • 1. 自定义类实现Cloneable接口。这是一个标记行性的接口，实现接口的对象可以实现自我克隆，接口里没有定义任何方法。
  • 2. 自定义类实现自己的clone()方法。
  • 3. 实现clone()方法时通过super.clone();调用Object实现的clone()方法来得到该对象的副本，并返回副本。

Object类提供的Clone机制只对对象里各实例变量进行简单复制，如果实例变量的类型是引用类型，Object的Clone机制也只是简单地复制这个引用变量，这样原有对象的引用类型的实例变量与克隆对象的引用类型的实例变量依然指向内存中的同一个实例。

Object类的clone()方法只是一种浅克隆，只克隆该对象的所有成员变量值，不会对引用类型的成员变量值所引用的对象进行克隆。

如果需要对对象进行深克隆，则需要进行递归克隆，保证所有引用类型的成员变量值所引用的对象都被复制了。

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Objects类

Java7新增的一个类，提供了一些工具方法来操作对象，这些工具方法大多是空指针安全的。

Java为工具类的命名习惯是添加一个字母s，比如操作数组的工具类是Arrays，操作集合的工具类是Collections。

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Java9改进的String、StringBuffer和StringBuilder类

Java提供了String、StringBuffer和StringBuilder三个类来封装字符串，并提供了一系列方法来操作字符串对象。

String类是不可变类，即一旦一个String对象被创建以后，包含在这个对象的字符序列是不可改变的，直至这个对象被销毁。

StringBuffer对象则代表一个字符序列可变的字符串，当一个StringBuffer被创建以后，通过StringBuffer提供的append()、insert()、reverse()、setCharAt()、setLength()等方法改变这个字符串对象的字符序列。一旦通过StringBuffer生产了最终想要的字符串，就可以调用它的toString()方法将其转换为一个String对象。

StringBuilder类是JDK1.5新增的类，它也代表可变字符串对象。StringBuffer和StringBuilder基本相似，两个类的构造器和方法也基本相同。不同的是，StringBuffer是线程安全的，而StringBuilder则没有实现线程安全功能，所以性能略高。

String、StringBuffer、StringBuilder都实现了CharSequence接口，因此CharSequence可认为是一个字符串的协议接口。

• String类提供了大量构造器来创建String对象

  • String():创建了一个包含0个的字符串序列的String对象。
  • String(byte[] bytes, Charset charset):使用指定的字符集将指定的byte[]数组解码成一个新的String对象。
  • String(byte[] bytes, int offset, int length):使用平台默认的字符集将指定的byte[]数组从offset开始、长度为length的子数组解码成一个新的String对象。
  • String(byte[] bytes, int offset, int length, String charsetName):使用指定的字符集将指定的byte[]数组从offset开始、长度为length的子数组解码成一个新的String对象。
  • String(byte[] bytes, String charsetName):使用指定的字符集将指定的byte[]数组解码成一个新的String对象。
  • String(char[] value, int offset, int count):将指定的字符数组从offset开始、长度为count的字符元素连缀成字符串。
  • String(String original):根据字符串直接量来创建一个String对象。
  • String(StringBuffer buffer):根据StringBuffer对象来创建对应的String对象。
  • String(StringBuilder builder):根据StringBuilder对象来创建对应的String对象。

• String类也提供了大量方法来操作字符串对象

  • char charAt(int index):获取字符串中指定位置的字符。
  • int compareTo(String anotherString):比较两个字符串的大小。如果两个字符串的字符序列相等，则返回0；不相等时，从两个字符串第0个字符开始比较，返回第一个不相等的字符差。另一种情况，较长字符串的前面部分恰巧是较短的字符串，则返回它们的长度差。
  • String concat(String str):将该String对象和str连接在一起。
  • boolean contentEquals(StringBuffer sb):将该对象与StringBuffer对象sb进行比较，当它们包含的字符序列相同时返回true。
  • static String copy ValueOf(char[] data):将字数组连缀成字符串。
  • static String copyValueOf(char[] data, int offset, int count):将char数组的子数组中的元素连缀成字符串。
  • boolean endsWith(String suffix):返回该String对象是否以suffix结尾。
  • boolean equals(Object anObject):将字符串与指定对象比较，如果二者包含的字符序列相等，则返回true，否则返回false。
  • boolean equalsIgnoreCase(String str):将字符串与str忽略大小写比较。
  • byte[] getBytes():将该String对象转换成byte数组。
  • void getChars(int srcBegin, int srcEnd, char[] dst, int dstBegin):该方法将字符串中从srcBegin开始，到srcEnd结束的字符复制到dst字符数组中，其中dstBegin为目标字符数组的起始复制位置。
  • int indexOf(int ch, int fromIndex):找出ch字符在该字符串中从fromIndex开始第一次出现的位置。
  • int indexOf(String str):找出str子字符串在该字符串中第一次出现的位置。
  • int indexOf(String str, int fromIndex):找出str子字符串在该字符串中从fromIndex开始第一次出现的位置。
  • int lastIndexOf(int ch):找出ch字符在该字符串中最后一次出现的位置。
  • int lastIndexOf(int ch, int fromIndex):找出ch字符中从fronIndex在该字符串中最后一次出现的位置。
  • int lastIndexOf(String str):找出str子字符串在该字符串中最后一次出现的位置。
  • int lastIndexOf(String str, int fromIndex):找出str子字符串在该字符串中从fromIndex开始后最后一次出现的位置。
  • int length():返回当前字符串长度。
  • String replace(char oldChar, char newChar):将字符串中第一个oldChar替换成newChar。
  • boolean startsWith(String prefix):该String对象是否以prefix开始。
  • boolean startsWith(String prefix, int toffset):该String对象从toffset位置算起，是否以prefix开始。
  • String substring(int beginIndex):获取从beginIndex位置开始到结束的字符串。
  • String substring(int beginIndex, int endIndex):获取从beginIndex位置开始到endIndex位置的子字符串。
  • char[] toCharArray():将该String对象转换成char数组。
  • String toLowerCase():将字符串转换成小写。
  • String toUpeprCase():将字符串转换成大写。
  • static String valueOf(X x):一系列用于将基本类型值转换为String对象的方法。

• StringBuffer、StringBuilder有两个属性:length和capacity。

  • 其中length属性表示其包含的字符串序列的长度。与String对象不同的是，StringBuffer、StringBuilder的length是可以改变的，可以通过length()、setLength(int len)方法来访问和修改其字符序列的长度。
  • capacity属性表示StringBuilder的容量，capacity通常比length大，程序通常无需关心capacity属性。

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Math类

Math类是一个工具类，它的构造器被定义成private的，因此无法创建Math类的对象；Math类中的所有方法都是类方法；还提供了的两个类变量PI和E。

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ThreadLocalRandom与Random

Random类专门用于生成一个伪随机数，它有两个构造器：一个构造器使用默认的种子（以当前时间作为种子），另一个构造器需要显式传入一个long型整数的种子。

ThreadLocalRandom类是Java7新增的一个类，它是Random的增强版。在并发访问的环境下，使用ThreadLocalRandom来代替Random可以减少多线程资源竞争，最终保证系统具有更好的线程安全性。

ThreadLocalRandom类的用法和Random类的用法基本相似，它提供了一个静态的current()方法来获取ThreadLocalRandom对象，获取该对象之后即可调用各种nextXxx()方法来获取伪随机数。

Random使用一个48位的种子，如果这个类的两个实例都是用同一个种子创建的，对它们以同样的顺序调用方法，则它们会产生相同的数字序列。

为避免两个Random对象产生相同的数字序列，通常推荐使用当前时间作为Random对象的种子：System.currentTimeMillis();

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BigDecimal类

float、double两种基本浮点类型的浮点数容易引起精度丢失。

为了精确表示、计算浮点数，Java提供了BigDecimal类，该类提供了大量的构造器用于创建BigDecimal对象，包括把所有的基本数值类型变量转换成一个BigDecimal对象，包括利用数字字符串、数字字符数组来创建BigDecimal对象。

不推荐使用BigDecimal(double val);构造器来创建对象，而是BigDecimal(String val);或BigDecimal.valueOf(double value);静态方法来创建BigDecimal对象。

BigDecimal类提供了add()、subtract()、multiply()、divide()、pow()等方法对精确浮点数进行常规算术运算。

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日期、时间类

Date类

Java提供了Date类来处理日期、时间，Date对象既包含日期，也包含时间。

Date类从JDK1.0起就开始存在了，但正因为它历史悠久，所以它的大部分构造器、方法都已经过时，不在推荐使用了。

Date类提供了6个构造器，其中4个已经Deprecated(Java不在推荐使用，使用不再推荐的构造器时编译会提出警告信息，并导致程序性能、安全性能等方面的问题），剩下的两个构造器：

• Date():生成一个代表当前日期时间的Date对象。该构造器在底层调用System.currentMillis()获得long整数作为日期参数。
• Date(long date):根据指定的long型整数来生成一个Date对象。该构造器的参数表示创建的Date对象和GMT1970年1月1日00:00:00之间的时间差，以毫秒作为计时单位。

Date对象的大部分方法也Deprecated了，剩下为数不多的几个方法：

• boolean after(Date when):测试该日期是否在指定日期when之后。
• boolean before(Date when):测试该日期是否在指定日期when之前。
• long getTime():返回该时间对应的long型整数，即从GMT1970-01-01 00:00:00到该Date对象之间的时间差，以毫秒作为计时单位。
• void setTime(long time):设置Date对象的时间。

总体来说，Date是一个设计相当糟糕的类，Java官方推荐尽量少用Date的构造器和方法。

Calendar类

由于Date类在设计上存在一些缺陷，所以Java提供了Calendar类来更好地处理日期和时间。

Calendar类本身是一个抽象类，它是所有日历类的模板，并提供了一些所有日历通用的方法；但它本身不能直接实例化，程序只能创建Calendar子类的实例，Java本身提供了一个GregorianCalendar类，一个代表格里高利日历的子类，它代表了通常所说的公历。

Calendar类是一个抽象类，所以不能使用构造器来创建Calendar对象。但它提供了几个静态getInstance()方法来获取Calendar对象，这些方法根据TimeZone、Locale类来获取特定的Calendar，如果不指定TimeZone、Locale，则使用默认的TimeZone、Locale来创建Calendar。

Calendar和Date都是表示日期的工具类，他们直接可以自由转换。

Calendar类提供了大量访问、修改日期时间的方法：

• void add(int field, int amount):根据日历的规则，为给定的日历字段添加或减去指定的时间量。
• int get(int field):返回指定日历字段的值。
• int getActualMaximum(int field):返回指定日历字段可能拥有的最大值。
• int getActualMinimum(int field):返回指定日历字段可能拥有的最小值。
• void set(int field, int value):为给定的日历字段设置为给定值。
• void set(int year, int month, int date):设置Calendar对象的年、月、日三个字段的值。
• void set(int year, int month, int date, int hourOfDay, int minute, int second):设置Calendar对象的年、月、日、时、分、秒6个字段的值。

上面的很多方法都需要一个int类型的field参数，field是Cakendar类的类变量，如Calendar.YEAR、Calendar.MONTH等分别代表了年、月、日、小时、分钟、秒等时间字段。

Calendar.MONTH字段代表月份，月份的起始值不是1，而是0。

Calendar类的注意点：

1. add与roll的区别
   • add(int field, int amount)的功能非常强大，add主要用于改变Calendar的特定字段的值。有两条规则：
     • 当被修改的字段超出它允许的范围时，会发生进位，即上一级字段也会增大。
     • 如果下一级字段也需要改变，那么该字段会修正到变化最小的值。
   • roll()的规则与add()的处理规则不同：当被修改的字段超出它允许的范围时，上一级字段不会增大；下一级字段的处理规则与add()相似。
2. 设置Calendar的容错性
   • Calendar有两种解释日历字段的模式：lenient模式和non-lenient模式。当处于lenient模式时，每个时间字段可接受超过它允许范围的值；当处于non-lenient模式时，如果为某个时间字段设置的值超出了它允许的取值范围，程序将会抛出异常。
3. set()方法延迟修改
   • set(f, value)方法将日历字段f更改为value，此处它还设置了一个内部成员变量，以指示日历字段f已经被更改。尽管日历字段f是立即更改的，但该Calendar所代表的时间不会立即修改，直到下次调用get()、getTime()、getTimeInMillis()、add()或roll()时才会重新计算日历的时间。

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Java8新增的日期、时间包

Java8新增了一个java.time包，该包包含如下常用类：

• Clock:该类用于获取指定时区的当前日期、时间。该类可取代System类的currentTimeMillis()方法，而且提供了更多方法来获取当前日期、时间。该类提供了大量静态方法来获取Clock对象。
• Duration:该类代表持续时间。该类可以非常方便地获取一段时间。
• Instant:代表一个具体的时刻，可以精确到纳秒。该类提供了静态的now()方法来获取当前时刻，也提供了静态的now(Clock clock)方法来获取clock对应的时刻。除此之外，它还提供了一系列minusXxx()方法在当前时刻基础上减去一段时间，也提供了plusXxx()方法在当前时刻基础上加上一段时间。
• LocalDate:该类代表不带时区的日期，例如1999-10-30。该类提供了静态的now()方法来获取当前日期，也提供了静态的now(Clock clock)方法来获取当前clock对应的日期。除此之外，它还提供了一系列minusXxx()方法在当前年份基础上减去几年、几月、几周或几日，也提供了plusXxx()方法在当前年份基础上加上几年、几月、几周或几日。
• LocalTime:该类代表不带时区的时间，例如10:30:13。该类提供了静态的now()方法来获取当前时间，也提供了静态的now(Clock clock)方法来获取clock对应的时间。除此之外，它还提供了一系列minusXxx()方法在当前年份基础上减去几小时、几分、几秒等，也提供了plusXxx()方法在当前年份基础上加上加几小时、几分、几秒等。
• LocalDateTime:该类代表不带时区的日期、时间，例如1999-10-30T10:30:13。该类提供了静态的now()方法来获取当前日期、时间，也提供了静态的now(Clock clock)方法来获取clock对应的日期、时间。除此之外，它还提供了一系列minusXxx()方法在当前年份基础上减去几年、几月、几日几小时、几分、几秒等，也提供了plusXxx()方法在当前年份基础上加上几年、几月、几日几小时、几分、几秒等。
• MonthDay:该类仅代表月日，例如--10-30。该类提供了静态的now()方法来获取当前月日，也提供了静态的now(Clock clock)方法来获取clock对应的月日。
• Year:该类仅代表年，例如1999。该类提供了静态的now()方法来获取当前年份，也提供了静态的now(Clock clock)方法来获取clock对应的年份。除此之外，它还提供了minusYears()方法在当前年份基础上减去几年，也提供了plusYear()方法在当前年份基础上加上几年。
• YearMonth:该类仅代表年月，例如1999-10。该类提供了静态的now()方法来获取当前年月，也提供了静态的now(Clock clock)方法来获取clock对应的年月。除此之外，它还提供了minusXxx()方法在当前年月基础上减去几年、几月，也提供了plusXxx()方法在当前年月基础上加上几年、几月。
  • ZonedDateTime:该类代表一个时区化的日期、时间。
  • ZoneId:该类代表一个时区。
  • DayOfWeek:这是一个枚举类，定义了周日到周六的枚举值。
  • Month:这是一个枚举类，定义了一月到十二月的枚举值。

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正则表达式

正则表达式是一个强大的字符串处理工具，可以对字符串进行查找、提取、分割、替换等操作。

String类里也提供了如下几个特殊方法：

• boolean matches(String regex):判断该字符串是否匹配指定的正则表达式。
• String replaceAll(String regex, String replacement):将该字符串中所有匹配regex的字串替换成replacement。
• String repalceFirst(String regex, String replacement):将该字符串中第一个匹配regex的字串替换成replacement。
• String[] split(String regex):以regex作为分隔符，把该字符串分割成多个字串。

上面这些特殊的方法都依赖于Java提供的正则表达式支持，除此之外，Java还提供了Pattern和Matches两个类专门用于提供正则表达式支持。

创建正则表达式

正则表达式所支持的合法字符：

• x:字符x(x可代表任何合法的字符)
• \0mnn:八进制数0mnn所代表的字符
• \xhh:十六进制值0xhh所代表的字符
• \uhhhh:十六进制值0xhhhh所代表的Unicode字符
• \t:制表符('\u000A')
• \n:新行(换行)符('\u000A')
• \r:回车符('\u000D')
• \f:换页符('\u000C')
• \a:报警(bell)符('\u0007')
• \e:Escape符('\u001B')
• \cx:x对应的控制符。x值必须为A~Z或a~z之一。

正则表达式中有一些特殊字符，这些特殊字符在正则表达式中有其特殊的用途，如果需要匹配这些特殊字符，就必须首先将这些字符转义，也就是在前面加一个反斜线(\)。

• $:匹配一行的结尾。
• ^:匹配一行的开头。
• ():标记子表达式的开始和结束位置。
• []:用于确定中括号表达式的开始和结束位置。
• {}:用于标记前面子表达式的出现频度。
• *:指定前面子表达式可以出现零次或多次，
• +:指定前面表达式可以出现一次或多次。
• ?:指定前面子表达式可以出现零次或一次。
• \:用于转义下一个字符，或指定八进制、十六进制字符。
• |:指定两项之间任选一项。

预定义字符

• .:可以匹配任何字符。
• \d:匹配0~9的所有数字。
• \D:匹配非数字。
• \s:匹配所有的空白字符，包括空格、制表符、回车符、换页符、换行符等。
• \S:匹配所有的非空白字符。
• \w:匹配所有的单词字符，包括0~9所有数字、26个英文字母和下划线(_)。
• \W:匹配所有的非单词字符。

方括号表达式

• 表示枚举:例如[fx],表示f、x其中任意一个字符;[jk]表示j、x其中任意一个字符。
• 表示范围-:例如[a-f],表示a~f范围内的任意字符；如[a-cx-z],表示a~c、x~z范围内的任意字符。
• 表示求否^:例如[^abc],表示非a、b、c的任意字符；[^a-f],表示不是a~f范围内的任意字符。
• 表示与运算&&:例如[a-z&&[def]],求a~z和[def]的交集，表示d、e或f;[a-z&&[^bc]],a~z范围内的所有字符，除b和c之外，即[ad-z]。
• 表示并运算:并运算与前面的枚举类似。例如[a-d[m-p]],表示[a-dm-p]。

边界匹配符

• ^:行的开头
• $:行的结尾
• \b:单词的边界
• \B:非单词的边界
• \A:输入的开头
• \G:前一个匹配的结尾
• \Z:输入的结尾，仅用于最后的结束符。
• \z:输入的结尾

数量标识符

• Greedy(贪婪模式):数量标识符默认采用贪婪模式，除非另有表示。贪婪模式的表达式会一直匹配下去，直到无法匹配为止。
  • X?:X表达式出现零次或一次
  • X*:X表达式出现零次或多次
  • X+:X表达式出现一次或多次
  • X{n}:X表达式出现n次
  • X{n,}:X表达式最少出现n次
  • X{n,m}:X表达式最少出现n次，最多出现m次
• Reluctant(勉强模式):用问号后缀(?)表示，它只会匹配最少的字符。也称为最小匹配模式。
  • X??:X表达式出现零次或一次
  • X*?:X表达式出现零次或多次
  • X+?:X表达式出现一次或多次
  • X{n}?:X表达式出现n次
  • X{n,}?:X表达式最少出现n次
  • X{n,m}?:X表达式最少出现n次，最多出现m次
• Possessive(占有模式):用加号后缀(+)表示，目前只有Java支持占有模式，通常比较少用。
  • X?+:X表达式出现零次或一次
  • X*+:X表达式出现零次或多次
  • X++:X表达式出现一次或多次
  • X{n}+:X表达式出现n次
  • X{n,}+:X表达式最少出现n次
  • X{n,m}+:X表达式最少出现n次，最多出现m次

使用正则表达式

一旦在程序中定义了正则表达式，就可以使用Pattern和Matcher来使用正则表达式。

Pattern对象是正则表达式编译后在内存中的表示形式，因此，正则表达式字符串必须先被编译为Pattern对象，然后再利用Pattern对象创建对应的Matcher对象。执行匹配所涉及的状态保留在Matcher对象中，多个Matcher对象可共享同一个Pattern对象。

如果某个正则表达式仅需一次使用，则可直接使用Pattern类的静态matches()方法，此方法自动把指定字符串编译成匿名Pattern对象，并执行匹配。

Pattern是不可变类，可供多个并发线程安全使用。

Matcher类提供了如下几个常用方法：

• find():返回目标字符串中是否包含与Pattern匹配的子串。
• group():返回上一次与Pattern匹配的子串。
• start():返回上一次与Pattern匹配的子串在目标字符串中的开始位置。
• end():返回上一次与Pattern匹配的子串在目标字符串中的结束位置加1。
• lookingAt():返回目标字符串前面部分与Pattern是否匹配。
• matches():返回整个目标字符串与Pattern是否匹配。
• reset():将现有的Matcher对象应用于一个新的字符序列。

通过Matcher类的find()和group()方法可以从目标字符串中依次取出特定子串（匹配正则表达式的子串）。

find()方法依次查找字符串中与Pattern匹配的子串，一旦找到对应的子串，下次调用find()方法时将接着向下查找。

find()方法还可以传入一个int类型的参数，带int参数的find()方法将从该int索引处向下搜索。start()和end()方法主要用于确定子串在目标字符串中的位置。

使用find()、group()方法逐项取出目标字符串中与指定正则表达式匹配的子串，并使用start()、end()方法返回子串在目标字符串中的位置。

matches()和lookingAt()方法有点相似，只是matches()方法要求整个字符串和Pattern完全匹配时才返回true，而lookingAt()只要字符串以Pattern开头就会返回true。reset()方法可将现有的Matcher对象应用于新的字符序列。

从某个角度看，Matcher的matches()、lookingAt()和String类的equals()、startWith()有点相似。区别是String类的equals()和、startWith()都是与字符串进行比较，而Matcher的matches()和lookingAt()则是与正则表达式进行匹配。

String类里也提供了matches()方法，该方法返回该字符串是否匹配指定的正则表达式。

还可以利用正则表达式对目标字符串进行分割、查找、替换等操作。

Matcher类提供了replaceAll(String replacement)把字符串中所有与正则表达式匹配的子串替换成replacement，还提供了一个replaceFirst(String replacement)方法，该方法仅替换第一个匹配的子串。

String类也提供了replaceAll()、replaceFirst()、split()等方法。

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变量处理和方法处理

Java9引入了一个新的VarHandle类，并增强了原有的MethodHandle类。通过这两个类，允许Java像动态语言一样引用变量、饮用方法，并调用它们。

Java9增强的MethodHandle

• MethodHandle为Java增强了方法引用的功能，方法引用的概念有点类似于C的函数指针。这种方法引用是一种轻量级的引用方式，它不会检查方法的访问权限，也不管方法所属的类、实例方法或静态方法，MethodHandle就是简单代表特定的方法，并可通过MethodHandle来调用方法。
• 为了使用MethodHandle类，还涉及如以下几个类：
  • MethodHandles:MethodHandle的工厂类，它提供了一系列静态方法用于获取MethodHandle。
  • MethodHandles.Lookup:Lookup静态内部类也是MethodHandle、VarHandle的工厂类，专门用于获取MethodHandle和VarHandle。
  • MethodType:代表一个方法类型。MethodType根据方法的形参、返回值类型来确定方法类型。
  • 程序使用MethodHandles.Lookup对象根据类、方法名、方法类型来获取MethodHandle对象。获取的方法名是一个字符串类型，这意味着通过MethodHandle可以让Java动态调用某个方法。

Java9增强的VarHandle

• VarHandle主要用于动态操作数组的元素或对象的成员变量。VarHandle和MethodHandle非常相似，它也需要通过MethodHandles来获取实例，接下来调用VarHandle的方法即可动态操作指定数组的元素或指定对象的成员变量。

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Java9改进的国际化与格式化

国际化是指应用程序运行时，可根据客户端请求来自的国家/地区、语言的不同而显示不同的界面。

Java国际化的思路：

• Java程序的国际化思路是将程序中的标签、提示等信息放在资源文件中，程序需要支持哪些国家、语言环境，就对应提供的资源文件。
• 资源文件是key-value对，每个资源文件中的key是不变的，但value则随不同的国家、语言而改变。
• Java程序的国际化主要是通过如下三个类完成：
  • java.util.ResourceBundle:用于加载国家、语言资源包。
  • java.util.Locale:用于封装特定的国家/区域、语言环境。
  • java.text.MessageFormat:用于格式化带占位符的字符串。
• 资源文件的命名可以有如下三种形式：
  • baseName_language_country.properties
  • baseName_language.properties
  • baseName.properties
• 其中baseName是资源文件的基本名，用户可随意指定；而language和country都不可随意变化，必须是Java所支持的语言和国家。

Java支持的国家和语言：

• 可调用Locale类的getAvailableLocales()方法，该方法返回一个Locale数组，该数组包含了Java所支持的国家和语言。

完成程序国际化：

• 为了让字符串常量可以改变，可以将需要输出的各种字符串（不同的国家/语言环境对应不同的字符串）定义在资源包中。
• Java9支持使用UTF-8字符集来保存属性文件，这样在属性文件中就可以直接包含非西欧字符。
• Java9程序国际化的关键类是ResourceBundle，它有一个静态方法：getBUndle(String baseName, Locale locale),该方法将根据Locale加载资源文件，而Locale封装了一个国家、语言。

使用MessageFormat处理包含占位符的字符串：

• 如果需要输出的消息中必须包含动态的内容，可以使用带占位符的消息。
• 例如：msg=你好！{0}!今天是{1}。当程序使用ResourceBundle的getString()方法来取出msg对应的字符串时，程序还需要为{0}和{1}两个占位符赋值。
• 此时需要使用MessageFormat类，该类包含一个有用的静态方法：
  • format(String pattern, Object... values):返回后面的多个参数值填充前面的pattern字符串，其中patter不是正则表达式，而是一个带占位符的字符串。

使用类文件代替资源文件：

除使用属性文件作为资源文件外，Java也允许使用类文件代替资源文件，即将所有的key-value对存入class文件。

使用类文件来代替资源文件必须满足以下条件：

• 该类的类名必须是baseName_language_country,这与属性文件的命名相似。
• 该类必须继承ListResourceBundle,并重写getContents()方法，该方法返回Object数组，该数组的每一项都是key-value对。

如果系统同时存在资源文件、类文件，系统将以类文件为主，而不会调用资源文件。

对于简体中文的Locale，ResourceBundle搜索资源文件的顺序是：

• baseName_zh_CN.class
• baseName_zh_CN.properties
• baseName_zh.class
• baseName_zh.properties
• baseName.class
• baseName.properties

Java9新增的日志API

Java9强化了原有的日志API，这套日志API只是定义了记录消息的最小API，开发者可将这些日志消息路由到各种主流的日志框架（如SLF4J、Log4J等），否则默认使用Java传统的java.util.logging日志API。

这套日志API的用法非常简单，只要两步即可：

• 调用System类的getLogger(String name)方法获取System.Logger对象
• 调用System.Logger对象的log()方法输出日志。该方法的第一个参数用于指定日志级别。
  • 日志级别：
    • Java9日志级别
      • ALL:最低级别，系统将会输出所有日志信息。
      • TRACE:输出系统的各种跟踪信息。
      • DEBUG:输出系统的各种调试信息。
      • INFO:输出系统内需要提示用户的提示信息。
      • WARNING:只输出系统内警告用户的警告信息。
      • ERROR:只输出系统发生错误的错误信息。
      • OFF:关闭日志输出。
    • 传统日志级别
      • ALL:最低级别，系统将会输出所有日志信息。
      • FINER:输出系统的各种跟踪信息。
      • FINE:输出系统的各种调试信息。
      • INFO:输出系统内需要提示用户的提示信息。
      • WARNING:只输出系统内警告用户的警告信息。
      • SERVRE:只输出系统发生错误的错误信息。
      • OFF:关闭日志输出。

Java9的日志API也支持国际化，System类除使用简单的getLogger(String name)方法获取System.Logger对象之外，还可使用getLogger(String name, ResourceBundle bundle)方法来获取该对象，该方法需要传入一个国际化语言资源包，这样该Logger对象即可根据key来输出国际化的日志信息。

使用NumberFormat格式化数字

MessageFormat是抽象类Format的子类，Format抽象类还有两个子类:NumberFormat和DateFormat,它们分别用以实现数值、日期的格式化。NumberFormat、DateFormat可以将数值、日期转换成字符串，也可以将字符串转换成数值、日期。

NumberFormat和DateFormat都包含了format()和parse()方法，其中format()用于将数值、日期格式化成字符串，parse()用于将字符串解析成数值、日期。

NumberFormat也是一个抽象基类，所以无法通过它的构造器来创建NumberFormat对象，它提供了如下几个类方法来得到NumberFormat对象：

• getCurrencyInstance():返回默认Locale的货币格式器。也可以在调用该方法时传入指定的Locale，则获取指定Locale的货币格式器。
• getIntegerInstance():返回默认Locale的整数格式器。也可以在调用该方法时传入指定的Locale，则获取指定Locale的整数格式器。
• getNumberInstance():返回默认Locale的通用数值格式器。也可以在调用该方法时传入指定的Locale，则获取指定的Locale的通用数值格式器。
• getPercentInstance():返回默认的Locale的百分数格式器。也可以在调用该方法时传入指定的Locale，则获取指定的Locale的百分数格式器。

一旦获得了NumberFormat对象后，就可以调用它的format()方法来格式化数值，包括整数和浮点数。

使用DateFormat格式化日期、时间

• 与NumberFormat相似的是，DateFormat也是一个抽象类，它也提供了如下几个类方法用于获取DateFormat对象：
  • getDateInstance():返回一个日期格式器，它格式化后的字符串只有日期，没有时间。该方法可以传入多个参数，用于指定日期样式和Locale等参数；如果不指定这些参数，则使用默认参数。
  • getTimeInstance():返回一个时间格式器，它格式化后的字符串只有时间，没有日期。该方法可以传入多个参数，用于指定时间样式和Locale等参数；如果不指定这些参数，则使用默认参数。
  • getDateTimeInstance():返回一个日期、时间格式器，它格式化后的字符串既有日期，也有时间。该方法可以传入多个参数，用于指定日期样式、时间样式和Locale等参数；如果不指定这些参数，则使用默认参数。

上面三个方法可以指定日期样式、时间样式参数，它们是DateFormat的4个静态常量:FULL、LONG、MEDIUM和SHORT，通过这4个样式参数可以控制生成的格式化字符串。

DateFormat的parse()方法可以把一个字符串解析成Date对象，但它要求被解析的字符串必须符合日期字符串的要求，否则可能抛出ParseException异常。

使用SimpleDateFormat格式化日期

DateFormat的parse()方法可以把字符串解析成Date对象，但parse()方法不够灵活，它要求被解析的字符串必须满足特定的格式；为了更好地格式化日期、解析日期字符串，Java提供了SimpleDateFormat类。

• SimpleDateFormat是DateFormat的子类。
• SimpleDateFormat可以非常灵活地格式化Date，也可以用于解析各种格式的日期字符串。创建SimpleDateFormat对象时需要传入一个pattern字符串，这个pattern不是正则表达式，而是一个日期模板字符串。

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Java8新增的日期、时间格式器

java.time.format包下提供了一个DateTimeFormatter格式器类，该类相当于DateFormat和SimpleDateFormat的合体。

DateTimeFormatter不仅可以将日期、时间对象格式化成字符串，也可以将特定格式的字符串解析成日期、时间对象。

为了使用DateTimeFormatter进行格式化或解析，必须先获取DateTimeFormatter对象，获取对象有如下三种常见的方式：

• 直接使用静态常量创建DateTimeFormatter格式器。DateTimeFormatter类中包含了大量形如ISO_LOCAL_DATE、ISO_LOCAL_TIME、ISO_LOCAL_DATE_TIME等静态常量，这些静态常量本身就是DateTimeFormatter实例。
• 使用代表不同风格的枚举值来创建DateTimeFormatter格式器。在FormatStyle枚举类中定义了FULL、LONG、MEDIUM、SHORT四个枚举值，它们代表日期、时间不同的风格。
• 根据模式字符串来创建DateTimeFormatter格式器。类似于SimpleDateFormat，可以采用模式字符串来创建DateTimeFormatter。

使用DateTimeFormatter完成格式化

使用DateTimeFormatter将日期、时间(LocalDate、LocalDateTime、LocalTime等实例)格式化为字符串，可通过如下两种方式：

• 调用DateTimeFormatter的format(TemporalAccessor temporal)方法执行格式化，其中LocalDate、LocalDateTime、LocalTime类都是TemporalAccessor接口的实现类。
• 调用LocalDate、LocalDateTime、LocalTime等日期、时间对象的format(DateTimeFormatter formatter)方法执行格式化。

DateTimeFormatter则提供了一个toFormat()方法，该方法可获取DateTimeFormatter对应的Format对象。

使用DateTimeFormatter解析字符串

使DateTimeFormatter将指定格式的字符串解析成日期、时间对象(LocalDate、LocalDateTime、LocalTime等实例)，可通过日期、时间对象提供的parse(CharSequence text, DateTimeFormatter formatter)方法进行解析。